SU1726638A1 - Берегозащитное сооружение - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к гидротехническимсооружениям, в частности к сооружениям, предназначенным для защиты берегов рек, откосов оградительных и стру- енаправляющих дамб, а также регулированиярусловой деятельности рек. На опорах 1сооружения размещены паралелльными. рядами плиты 2, верхняя грань которых выполненаскошенной как в продольном 3, так и в поперечном 4 сечениях с образованием между плитами сквозных каналов 5 в направлениизащищаемого берега. Каждая плита 2 расположена на Двух опорах. В сквозных каналах 5 размещены аналогичныеосновным дополнительные плиты 7, установленныена двух опорах смежных плит. 2с образованием в плане зигзагообразного очертания. Скосы верхних граней дополнительныхплит 7 также ориентированы в сторонуверхнего бьефа. Кроме того, основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции. 1 з.п.ф-лы, 9 ил. v fe

Description

ФигЛ

Изобретение относитс  к гидротехническому строительству и может быть использовано дл  защиты берегов рек и откосов земл ных гидротехнических сооружений от размывов, смешивани  сточных вод, а также регулировани  русловой де тельности рек.

Известны берегозащитные устройства, включающие опоры с размещенными на них плитами или щитами пр моугольной формы .

Недостаток данных устройств состоит в том, что пр моугольна  форма плит или массивов не позвол ет достичь надежной работы сооружений и не создает благопри тную структуру потока, обеспечивающую пониженные скорости потока и его повышенное перемешивание в начальный период паводка и подъеме уровн  воды, а также при небольших паводках примерно 20-50% веро тности превышени . Именно в этот период возникают максимальные уклоны свободной поверхности воды, максимальные перепады уровней воды на сооружении и максимальные размывы грунта основани .

Известна продольна  речна  струенап- равл юща  дамба, включающа  секции, выполненные из щитов, установленных на опорах и соединенных между собой с образованием в плане ломаной линии и сквозных каналов между дном и нижней гранью щитов в секци х.

Однако основной недостаток данной дамбы заключаетс  в том, что при подъеме уровн  воды в начальный период возникновени  паводка или при прохождении небольших паводков примерно 20-50% веро тности превышени , которые проход т почти ежегодно на предгорных участках рек, уровни воды не превышают отметки нижней грани щита в просвете (сквозном канале) и весь поток направл етс  сквозными каналами в сторону защищаемого берега и вызывает его размыв. При этом из работы выключаютс  верхние щиты, что исключает создание в потоке за дамбой искусственной поперечной циркул ции, усиливает размыв основани  сооружени  и защищаемого берега , резко снижает степень смешивани  сточных вод, и следовательно, надежность работы сооружени . Пр моугольна  форма щитов обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркул ции лишь при совместном действии нижних и верхних щитов, что имеет место при высоких паводках редкой повтор емости примерно 5% веро тности превышени  и менее, а отсутствие скоса верхних граней

щитов не позвол ет отклонить поток от защищаемого дна водотока.

Цель изобретени  - повышение надежности работы сооружени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в берегозащитном сооружении, включающем опоры с размещенными на них параллельными р дами плитами под углом к потоку, их верхние грани выполнены скошенными

0 как в продольном, так и в поперечном сечени х и ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего бьефа с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега,

5 при этом кажда  плита размещена на двух опорах, а в сквозных каналах размещены аналогичные основным дополнительные плиты на двух опорах смежных плит с образованием в плане зигзагообразного очерта0 ни . Скосы верхних граней дополнительных плит ориентированы в сторону верхнего бьефа. Кроме того, основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечени х выполнены в виде пр моугольной

6 трапеции.

Выполнение плит скошенными в продольном направлений в сторону верхнего бьефа и расположение их под углом к потоку обеспечивает расслоение потока и созда0 ние искусственной поперечной циркул ции вблизи защищаемого берега даже при небольших паводках 20-50% веро тности превышени  и менее. Скос плит в поперечном направлении, использу  трамплиниру5 ющий эффект, обеспечивает отклонение потока в верхние слои, уменьша  тем самым силовое воздействие потока на дно водотока и способствует усилению искусственной поперечной циркул ции. Зигзагообразна 

0 форма сооружени  в плане обеспечивает интенсивное гашение энергии потока и его перемешивание в нижнем бьефе. Это позвол ет уменьшить размывы дна водотока, берегов и повысить надежность работы

5 сооружени . Форма плит известных берегозащитных сооружений не позвол ет создавать искусственную поперечную циркул цию потока при начальном подъеме уровн  воды и паводках не более 20-50% веро тности

0 превышени .

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое берегозащитное сооружение, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4

5 - конструкци  основной плиты, вид сбоку: на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - конструкци  дополнительной плиты, вид сбоку; на фиг. 8 - разрез Д-Д на фиг. 7; на фиг. 9 - разрез Е-Е на фиг. 7.

Берегозащитное сооружение включает опоры 1 с размещенными на них паралелль- ными р дами плиад,г2, выполненные в виде пр моугольной трапеции как в продольном, так и в пдперечном сечении (фиг. 1). Причем скосы верхних боковых сторон плит 2 в продольном сечении 3 (фиг. 2 и 3) и поперечном сечении 4 (фиг. 3) ориентированы в сторону верхнего) бьефа с образованием между плит 2 сквозных каналов 5 (фиг. 1) в направлении защищаемого берега 6. Кажда  плита 2 расположена на двух опорах 1. В сквозных каналах 5 размещены аналогичные основным дополнительные плиты 7, установленные на двух опорах смежных плит 2 (фиг. 4-6) с образованием в плане зигзагообразного очертани  оси сооружени  8 (фиг. 1). Скосы верхних граней дополнительных плит 7 ориентированы в сторону верхнего бьефа. Основные плиты 2 и дополнительные 7 в продольном и в поперечном сечени х выполнены в виде пр моугольной трапеции (фиг. 4-9).

Берегозащитное сооружение работает следующим образом.

При подходе потока к сооружению он раздел етс  на две части. Одна часть потока огибает сооружение в плане, а друга  проходит над ним (фиг. 1). Причем донные струи из части потока, проход щей через сооружение у защищаемого берега 6, транспортируют донные наносы и направл ют их в ближайшей к защищаемому берегу 6 плитой 2 к берегу 6. где и происходит отложение (донные струи на фиг. 1 показаны пунктирными лини ми). Струи из части потока, проход щей над сооружением, перелива сь через плиты трапецеидальной формы (основные 2 и дополнительные 7). стрем тс  пройти по нормали, к их ос м (оси сооруже-: ни  8), отклон  сь тем самым от первоначального направлени  (поверхностные струи показаны на фиг. 1 сплошными лини ми ). Причем склонение струй благодар  скосу .плит 2 и в продольном сечении 3 в сторону верхнего бьефа и их расположению под углом к потоку происходит при любом уровне воды в реке, не превышающей п тикратной высоты сооружени  (результаты лабораторных исследований конструкции, проведенные в УИИВХ). Благодар  ломаному очертанию оси сооружени  8 в плане это приводит « взаимному отклонению струй и их соударению в нижнем бьефе по всей длине сооружени , интенсивному перемешиванию потока и гашению кинетической энергии потока, уменьшению скоростей течени  за сооружением. В целом это создает благопри тную структуру потока дл  дна водотока и защищаемого

берега. При сходе струй с плит 2 и 7 происходит их резкое вертикальное расширение с образованием вихревых вальцов с горизонтальной осью вращени  и направлением 5 поступательного движени  воды в вальцах вдоль плит 2 и 7 (фиг. 1), Это приводит к тому, что векторы скоростей поступательного движени  воды в вальцах за плитами 2 и 7 направлены навстречу друг к другу, исклю0 ча  валец за ближайшей к берегу 6 плитой 2. В месте выхода масс воды из вальцов, направленных навстречу друг другу, происходит их соударение в придонном слое, что приводит к дополнительному гашению ки5 нематической энергии потока, его перемешиванию и отложению донных и взвешенных наносов 9, транспортируемых вихревыми вальцами, за; сооружением. Скос верхних граней плит 2 и 7 в поперечном сечении 4

0 (фиг. 3,5 и 8) в направлении верхнего бьефа обеспечивает отклонение потока в его верхние слои, что способствует уменьшению силового воздействи  потока на дно водотока , увеличению геометрических размеров

5 вихревых вальцов за плитами 2 и 7, а следовательно , и интенсивности поступательного движени  воды в вальцах, т.е. повышению их транспортирующей способности. Отклонение части потока в поверхностные слои

0 приведет к более интенсивному гашению кинетической энергии потока в этой зоне, зоне повышенных скоростей, и более полному ее переходу в потенциальную энергию, что дополнительно уменьшит скорости по5 тока за плитами 2 и 7 и увеличит количество наносов 9. выпадающих за сооружением. Кроме того, вихревые вальцы за плитами 2 и 7 благодар  массообмену между вальцами и транзитным потоком пе0 рехватывают часть взвешенных наносов из струй, проход щих над плитами 2 и 7, а также захватывают торцовой частью 2 и 7, а донных наносов, огибающих сооружение .(крайн   плита 2 со стороны русла реки).

5 Поверхностные струи у крайней со стороны русла плиты 2. отклон  сь в сторону русла реки, соудар ютс  с основной частью потока; огибающей голову сооружени , что приводит к гашению кинетической энергии

0 потока в этой зоне и ее переходу в потенциальную , т.е. к повышению уровн  воды, повышению надежности работы сооружени . При работе сооружени  в местах перелома оси сооружени  со стороны верхнего

5 бьефа, будет происходить отложение наносов 10, которые со временем примут очертание скосов верхних граней блоков 2 и 7 в продольном сечении 3. Это приводит к созданию трамплинов ломаного очертани  в плане, которые благодар  их трамплинирующему эффекту дополнительно отклон ют поток от защищаемого дна водотока в верхние слои потока. При этом дополнительно повышаетс  интенсивность гашени  кинематической энергии потока и уменьшаетс  силовое воздействие потока на дно нижнего бьефа.

Выполнение плит в продольном и поперечном сечени х в виде пр моугольной трапеции позвол ет повысить технологичность их изготовлени , надежность креплени  к опорам, усилить трамплинирующий эффект при протекании потока над плитами и св занные с ним  влени , а также обеспечить надежную работу сооружени  при небольших паводках 20-50% веро тности превышени  и начале подъема воды,в реке.

Расположение плит на опорах 1 повышает надежность их креплени  и устойчивость сооружени  в целом. .

Применение предлагаемого сооружени  обеспечит надежную работу конструкции при любых уровн х воды в реке, не превышающих п тикратную высоту сооружени , и увеличит объем наносов, отложившихс  у защищаемого берега на 25-35% по сравнению с прототипом. При этом на 30- 35% уменьшаетс  объем материалов (сборный железобетон) и его стоимость, упроститс  конструкци  сооружени  и сроки ее возведени .

Claims (2)

1. Берегозащитное сооружение, включающее соединенные с установленными в грунт опорами плиты, от л и ч а ю щее с   тем. что, с целью повышени  надежности работы, плиты установлены параллельными р дами под углом к потоку, а их верхние грани выполнены скошенными как в продольном, так и в поперечном сечени х и ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего

бьефа с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега, при этом кажда  плита установлена на двух опорах, а в сквозных каналах размещены аналогичные основным дополнительные плиты, установленные на двух опорах смежных плит с образованием в плане зигзагообразного очертани , кроме того, скосы верхних граней дополнительных плит ориентированы в сторону верхнего бьефа.

2. Сооружение по п. 1, о т ли ч а ю щ е е- с   тем, что основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечени х выполнены в виде пр моугольной трапеции.

А-А

Фиг.2

Фиг.5

Фиг. 6